Характеристика факторов, влияющих на биоаккумулирование ксенобиотиков. Трофические цепи и экологические пирамиды.
Устойчивость ксенобиотика. воздействие должно быть достаточно длительным, ксенобиотики, которые устойчивы в окружающей среде, в большинстве организмов имеют относительно продолжительные периоды полувыведения и при высокой концентрации их в окружающей среде способны накапливаться в сравнительно больших количествах.
Площадь поверхности.Если процесс аккумулирования включает физические стадии (адсорбция, диффузия), степень его накопления в большей мере зависит от площади поверхности контакта организма с окружающей средой.
Следовательно, если адсорбция в процессе аккумулирования играет значительную роль, то можно ожидать, что более мелкие организмы будут накапливать в единице объема большее количество вещества, чем более крупные.
Распределение.Степень аккумулирования вещества зависит от его способности распределяться в жировых депо. В этих тканях накапливаются ксенобиотики с большими значениями коэффициента распределения. Способность данного ксенобиотика распределяться в жировых депо организма может также влиять на период его полувыведения.
Среда обитания.Среда обитания организма может существенно влиять на его способность аккумулировать ксенобиотики. Устойчивые в окружающей среде ксенобиотики очень плохо растворяются в воде.
Размер частиц,проглатываемых организмами. Поскольку на более мелкие частицы в большем количестве адсорбируют на своей поверхности чужеродное вещество, чем крупные, то организмы, проглатывающие такие частицы, будут подвергаться воздействию более высокого содержания ксенобиотика.
Количество потребляемой пищи.Организмы, нуждающиеся в относительно большом количестве пищи, могут аккумулировать чужеродное вещество из окружающей среды в большей степени, если процесс накопления ксенобиотика не компенсируется более активным процессом его выведения.
Цепь питания.Суммарное количество ксенобиотиков, поступающих в организм, в значительной степени определяется интенсивностью их разрушения под действием физико-химических факторов среды (свет, вода, тепло и др.), скоростью их деструкции в предшествующих элементах трофических цепей и закономерностями биоконцентрации.
Организмы – компоненты экосистем – подразделяются на производителей (продуцентов), потребителей (консументов) и разрушителей (редуцентов), разлагающих сложные органические соединения мертвых остатков. По мере движения ксенобиотика по пищевой цепи к следующему консументу, в организме которого он метаболизируется в незначительной степени, происходит существенное увеличение концентрации чужеродного вещества.
При рассмотрении распределения любого ксенобиотика в экосистеме необходимо учитывать биологические аспекты, иметь определенные сведения об относительном положении различных видов в цепи питания, а также информацию о плотности популяций различных организмов и скоростях поглощения ими данного вещества.
Аккумулирование ксенобиотика в цепи питания определяется его перемещением по этой цепи, а также тем обстоятельством, что менее 50 % всей массы вещества преобразуется в ткани организма на следующем, более высоком уровне.
В условиях поступления в организм чужеродных химических веществ, которые не могут быстро метаболизироваться и полностью экскретироваться во внешнюю среду, начинается накопление этих веществ по ходу пищевой цепи. При этом, Поскольку организмы-потребители, стоящие на более высоких уровнях экологической пирамиды, обладают меньшей суммарной биомассой по сравнению с организмами предыдущего уровня, происходит последовательная биоконцентрация токсикантов, достигающая максимальных значений у конечных консументов, которыми могут являться люди.
В результате передачи через почву растениям и сельскохозяйственным животным свинца, входящего в состав этилированного бензина, возможно поступление этого токсиканта в организм человека.
С явлениями биоконцентрации связаны и кадмиевые катастрофы, произошедшие в 70-е годы в ФРГ и Японии. Тысячи японских граждан пали жертвой болезни «итай-итай» вследствие употребления зараженных кадмием питьевой воды и овощей в результате выбросов в окружающую среду отходов нефтекомбинатов